日光诱导叶绿素荧光自动观测系统FLOX

日光诱导叶绿素荧光自动观测系统FLOX

近年来,研究日光诱导的植被叶绿素荧光(solar/suninduced fluorescence, SIF)已成为生态学、碳循环及遥感科学的新兴研究领域。SIF突破了传统的主动激发荧光测量的局限,测量尺度大,成为研究植被生理生态功能的重要工具之一。SIF开拓了光合作用和碳循环研究的新方向,有助于进一步了解光合作用的机理和时空变异。SIF的遥感研究也迅速发展,多个空间传感器以及近地面的遥感监测平台为研究光合作用以及其它植被生态系统功能提供了新工具。

 

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德国Julich研究中心意大利米兰比可卡大学联合研发的日光诱导叶绿素荧光自动观测系统FLOX目前最成功的商业化SIF测量仪器,能够在严苛的户外环境下长期监测植被SIF和反射光谱。

 

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FLOX的核心包括两台高分辨光谱仪和一个恒温防水控制箱。一台光谱仪(FLUO)用于测量650-800nm区间O2A和O2B暗线区的SIF信号;另一台光谱仪(FULL)用于测量400-1000nm区间的反射光谱。两台光谱仪均通过光纤分别测量下行辐照度和上行辐亮度。两台光谱仪和配套系统都安装在一个全天候恒温防水箱中,以保障暗电流的稳定水平,能够在户外长期工作。通过对上下行通道信号精确自动优化以及高性能的光通量,使信噪比最大化。

 

经过与该技术拥有者德国JB公司的协商,慧诺瑞德(北京)科技有限公司正式成为其官方代理,负责我国北方地区(包括:黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古、北京、天津、河北、山东、河南、山西、陕西、宁夏、甘肃、青海、新疆、西藏)的市场销售和技术支持工作。

 

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功能特性
  • 长期测量红光波段和远红光波段的日光诱导荧光
  • 欧洲航天局荧光探测卫星FLEX参数标准
  • 测量快速
  • 全自动测量程序
  • 满足长期野外工作的耗电需求

 

安装高度

日光诱导叶绿素荧光自动观测系统FLOX一般安装在固定支架或者通量塔上,进行长期定位测量。目前已经安装的FLOX系统,最高的安装高度是100m,安装在欧洲航天局位于法国的一个通量塔上。

 

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上图是安装示例:

  • 安装高度为2m时,可以监测传感器下方覆盖地面直径1m的范围
  • 安装高度为5m时,可以监测传感器下方覆盖地面直径2m的范围
  • 安装高度为50m时,可以监测传感器下方覆盖地面直径20m的范围

 

安装实例

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主要技术参数

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  • 信号优化:自动适应不同光线环境
  • 暗电流:在每个测量循环精确采集暗电流
  • 手动测量:拥有手动测量和校准的可视化界面
  • 自动测量:拥有全自动无人监管数据获取模式
  • 快速测量:阳光充足时,20秒;阴天下,60秒
  • 稳定性:可以进行参照系统稳定性检查和不确定性估计
  • 元数据同步:光谱仪温度、环境温度、GPS位置和GPS时间
  • 数据显示:系统状态实时显示l数据储存:最大支持32GBSD卡扩展(能满足12个月的测量)
  • 控制箱:坚固耐用、防水的1510Peli箱
  • 尺寸:50×30×20cm
  • 供电:12V,由电池或太阳能板供电(可选)
  • 功耗:平均耗电量60Watt (20/100 Watt用于冷却系统)
  • 节能方式:日夜自动切换以节约能源
  • 通信接口:RS232接口与无线连接
  • 可选防尘装置:保护Cosine接收器免受灰尘侵害
  • 可选光纤:光纤长度可根据用户需要定制
  • 可选通信:用于局域网/无线局域网/移动网络远程访问

 

代表文献
  • Aasen H, van Wittenberghe S, Medina N S et al, Sun-induced fluorescence II: Review of passive measurement setups, protocols, and their application at the leaf to canopy level. Remote Sensing, 2019, 11: 927
  • Campbell P K E, Huemmrich K F, Middleton E M et al, Diurnal and seasonal variations in chlorophyll fluorescence associated with photosynthesis at leaf and canopy scales. Remote Sensing, 2019, 11: 488
  • Cogliati S, Celesti M, Cesana I et al, A spectral fitting algorithm to retrieve the fluorescence spectrum from canopy radiance. Remote Sensing, 2019,11: 1840
  • Pacheco-Labrador J, Hueni A, Mihai L et al, Sun-induced chlorophyll fluorescence I: Instrumental considerations for proximal spectroradiometers. Remote Sensing, 2019, 11: 960
  • Wohlfahrt G, Gerdel K, Rotenberg E et al., Sun-induced fluorescence and gross primary productivity during a heat wave. Scientific Reports, 2018, 8:14169

 

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